TiB<sub>2</sub>/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化

周超羡; 乙晓伟; 陈晨; 陈巍; 冉刚; 王泓

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20210071

Chinese

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TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化

结构、强度、振动 | 更新时间：2025-04-07

- TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化
- Hot deformation behavior and hot pressing process optimization of TiB₂/7050 particle reinforced aluminum matrix composites
- 航空动力学报 2022年37卷第1期页码：95-102
- 作者机构：
  
  1.中国航空发动机集团有限公司商用航空发动机有限责任公司，上海 200241
  2.西北工业大学材料学院，西安 710072
- 作者简介：
  
  周超羡（1986-），男，高级工程师，硕士，主要从事高压压气机零部件强度设计与试验研究。
- 基金信息：
- DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20210071
  中图分类号：
- 稿件说明：
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周超羡, 乙晓伟, 陈晨, 等. TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化[J]. 航空动力学报, 2022,37(1):95-102. DOI: 10.13224/j.cnki.jasp.20210071.

Chaoxian ZHOU, Xiaowei YI, Chen CHEN, et al. Hot deformation behavior and hot pressing process optimization of TiB₂/7050 particle reinforced aluminum matrix composites[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(1): 95-102. DOI: 10.13224/j.cnki.jasp.20210071.
周超羡, 乙晓伟, 陈晨, 等. TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化[J]. 航空动力学报, 2022,37(1):95-102. DOI: 10.13224/j.cnki.jasp.20210071. DOI：

Chaoxian ZHOU, Xiaowei YI, Chen CHEN, et al. Hot deformation behavior and hot pressing process optimization of TiB₂/7050 particle reinforced aluminum matrix composites[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(1): 95-102. DOI: 10.13224/j.cnki.jasp.20210071. DOI：

摘要

分析TiB

/7050颗粒增强铝基复合材料的热变形行为及工艺参数的影响规律，对其热变形后的组织设计和获得理想性能参数至关重要。基于此，针对TiB

/7050颗粒增强铝基复合材料开展了相关研究。用Gleeble⁃3500热模拟机进行热压缩试验，研究了TiB

/7050颗粒增强铝基复合材料在变形温度300~450 ℃、应变速率0.001~1 s

-1

时的热变形行为，建立了材料的双曲正弦本构方程；根据动态材料模型计算得出热加工图，优选了材料的热加工工艺窗口；对原始挤压成型坯料和优化工艺的热压成型坯料进行了力学性能测试和微观组织形貌分析。结果表明：两种成型工艺相比，热压件强度指标略有提高，但塑性大幅提高，其长横向断后延伸率提高400%；热压工艺件晶粒更加细小、且无明显择优取向；拉伸断裂机制均为准解理断裂，热压件断口韧窝更深、撕裂棱更粗大，表明塑性撕裂持续时间更长。

Abstract

Analysis on the hot deformation behavior of TiB

/7050 particle⁃reinforced aluminum⁃matrix composite and the influence of process parameters is significant for microstructure design and obtaining ideal performance after hot deformation.Based on this，related research on TiB

/7050 particle⁃reinforced aluminum⁃matrix composites was carried out.Hot compression experiments were carried out on Gleeble⁃3500 thermal simulator to study the hot deformation behavior of TiB

/7050 particle⁃reinforced aluminum⁃matrix composites at deformation temperature of 300-450 ℃ and strain rate of 0.001-1 s

-1

，and the hyperbolic sine constitutive equation of the material was established.According to the dynamic material model，the processing map was calculated，and the processing window of the material was optimized.The mechanical properties and microstructure of the original extruded billet and the optimized hot pressed billet were analyzed.Results showed that，comparing these two processes，the strength index of hot pressed parts was slightly improved，but the plasticity was greatly improved，and the elongation after long transverse fracture was increased by 400%；the grain size of hot pressed parts was smaller and there was no obvious preferred orientation；the mechanism of tensile fracture was quasi cleavage fracture.The dimples of fracture surface of the hot pressed parts were deeper and the tearing edges were larger，indicating the longer duration of plastic tearing.

关键词

Keywords

references

乐永康 , 张迎元 . 颗粒增强铝基复合材料的研究现状 [J]. 材料开发与应用 , 1997 , 12 （ 5 ）: 33 ⁃ 39 .

LE Yongkang , ZHANG Yingyuan . Status of research on particle‑reinforced aluminum matrix composites [J]. Development and Application of Materials , 1997 , 12 （ 5 ）: 33 ⁃ 39 . （in Chinese）

陈小明 , 宋仁国 , 李杰 . 7xxx系铝合金的研究现状及发展趋势 [J]. 材料导报 , 2009 , 23 （ 3 ）: 67 ⁃ 70 .

CHEN Xiaoming , SONG Renguo , LI Jie . Current research status and development trends of 7xxx series aluminum alloys [J]. Materials Review , 2009 , 23 （ 2 ）： 67 ⁃ 70 . （in Chinese）

聂金凤 , 范勇 , 赵磊 , 等 . 颗粒增强铝基复合材料强韧化机制的研究新进展 [J]. 材料导报 , 2021 , 35 （ 9 ）: 09009 ⁃ 09015 .

NIE Jinfeng , FAN Yong , ZHAO Lei , et al . Latest research progress on the strengthening and toughening mechanism of particle reinforced aluminum matrix composites [J]. Material Report , 2021 , 35 （ 9 ）: 09009 ⁃ 09015 . （in Chinese）

周超羡 , 李迪 , 廖连芳 , 等 . TiB 2 增强铝基复合材料低压压气机静子叶片高循环疲劳试验研究 [J]. 航空制造技术 , 2018 , 61 （ 16 ）: 85 ⁃ 90,95 .

ZHOU Chaoxian , LI Di , LIAO Lianfang , et al . Study on high cycle fatigue experiment of low pressure compressor stator vanes of TiB 2 reinforced aluminum metal matrix composite [J]. Aeronautical Manufacturing Technology , 2018 , 61 （ 16 ）: 85 ⁃ 90,95 . （in Chinese）

张宝柱 , 孙洁琼 . 钛合金在典型民用飞机机体结构上的应用现状 [J]. 航空工程进展 , 2014 , 5 （ 3 ）: 275 ⁃ 280 .

ZHANG Baozhu , SUN Jieqiong . Recent application of titanium alloys in typical commercial aircraft fuselage structure [J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering , 2014 , 5 （ 3 ）: 275 ⁃ 280 . （in Chinese）

张利军 , 常辉 , 薛祥义 , 等 . 等温锻造技术及其在航空工业中的应用 [J]. 热加工工艺 , 2010 , 39 （ 21 ）: 21 ⁃ 24 .

ZHANG Lijun , CHANG Hui , XUE Xiangyi , et al . Isothermal forging technology and its application in aviation industry [J]. Hot Working Technology , 2010 , 39 （ 21 ）: 21 ⁃ 24 . （in Chinese）

谭志刚 , 赵兴东 , 唐军 , 等 . TiB 2 /7050铝基复合材料风扇叶片锻件的研制 [J]. 热加工工艺 , 2018 , 47 （ 11 ）: 114 ⁃ 116,119 .

TAN Zhigang , ZHAO Xingdong , TANG Jun , et al . Development of TiB 2 /7050 aluminium matrix composite fan blade forgings [J]. Hot Working Technology , 2018 , 47 （ 11 ）: 114 ⁃ 116,119 . （in Chinese）

裴传虎 , 李臻熙 , 丁建山 , 等 . 锻造工艺对TC4风扇叶片动态性能的影响 [J]. 稀有金属材料与工程 , 2017 , 46 （增刊1 ）: 118 ⁃ 123 .

PEI Chuanhu , LI Zhenxi , DING Jianshan , et al . Influence of forging processing on dynamic properties of TC4 titanium fan blade [J]. Rare Metal Materials and Engineering , 2017 , 46 （ Suppl.1 ）: 118 ⁃ 123 . （in Chinese）

张建平 , 乐永康 , 毛建伟 , 等 . TiB_2/7055Al原位合成铝基复合材料高温变形行为与热加工性能 [J]. 稀有金属材料与工程 , 2009 , 38 （增刊1 ）: 19 ⁃ 24 .

ZHANG Jianping , LE Yongkang , MAO Jianwei , et al . Influence of forging processing on dynamic properties of TC4 titanium fan blade [J]. Rare Metal Materials and Engineering , 2009 , 38 （ Suppl.1 ）: 19 ⁃ 24 . （in Chinese）

郭胜利 , 李德富 , 陈东 , 等 . 原位合成TiB_2/6351复合材料高温塑性变形行为的加工图 [J]. 稀有金属材料与工程 , 2009 , 38 （增刊1 ）: 387 ⁃ 392 .

GUO Shengli , LI Defu , CHEN Dong , et al . Processing maps of hot deformation for in⁃situ synthesis of TiB_2/6351 composite [J]. Rare Metal Materials and Engineering , 2009 , 38 （ Suppl.1 ）: 387 ⁃ 392 . （in Chinese）

王宇 , 滕杰 , 陈爽 , 等 . 15%SiC_P/8009铝基复合材料热压缩流变应力行为 [J]. 航空材料学报 , 2017 , 37 （ 2 ）: 7 ⁃ 12 .

WANG Yu , TENG Jie , CHEN Shuang , et al . Flow stress behavior of 15%SiC_P/8009 aluminum matrix composite during hot compression deformation [J]. Journal of Aeronautical Materials , 2017 , 37 （ 2 ）: 7 ⁃ 12 . （in Chinese）

WANG Han , ZHANG Haiming , CUI Zhenshan , et al .. Compressive response and microstructural evolution of in‑situ TiB 2 particle⁃reinforced 7075 aluminum matrix composite [J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China , 2021 , 31 （ 5 ）: 1235 ⁃ 1248

ARRHENIUS S . On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground [J]. Philosophical Magazine: Series 5 , 1896 , 41 （ 251 ）: 237 ⁃ 276 .

ZENER C , HOLLOMON J H . Effect of strain rate upon plastic flow of steel [J]. Journal of Applied Physics , 1944 , 15 （ 1 ）: 22 ⁃ 32 .

SELLARS C M , MCTEGART W J . On the mechanism of hot deformation [J]. Acta Metallurgica , 1966 , 14 （ 9 ）: 1136 ⁃ 1138 .

李淼泉 , 李晓丽 , 龙丽 , 等 . TA15合金的热变形行为及加工图 [J]. 稀有金属材料与工程 , 2006 , 35 （ 9 ）: 1354 ⁃ 1358 .

LI Miaoquan , LI Xiaoli , LONG Li , et al . Deformation behavior and processing map of high temperature deformation of TA15 alloy [J]. Rare Metal Materials and Engineering , 2006 , 35 （ 9 ）: 1354 ⁃ 1358 . （in Chinese）

SESHACHARYULU T , MEDEIROS S C , FRAZIER W G . Microstructural mechanisms during hot working of commercial grade Ti⁃6Al⁃4V with lamellar starting structure [J]. Materials Science and Engineering:A , 2002 , 325 （ 1/2 ）: 112 ‑ 125 .

ROBI P S , DIXIT U S . Application of neural networks in generating processing map for hot working [J]. Journal of Materials Processing Technology , 2003 , 142 （ 1 ）: 289 ⁃ 294

张永皞 , 姚宗勇 , 黄光杰 , 刘庆 . 轧制变形铝合金微观组织与织构的EBSD研究 [J]. 电子显微学报 , 2009 , 28 （ 1 ）: 43 ⁃ 45 .

ZHANG Yonghao , YAO Zongyong , HUANG Guangjie , et al . EBSD investigation on microstructure and texture in rolling aluminium alloys [J]. Rare Metal Materials and Engineering , 2009 , 28 （ 1 ）: 43 ⁃ 45 . （in Chinese）

王天一 , 丁汉林 , 刘育锋 , 等 . Mg‑1.0%Zn‑1.5%Ca合金热压缩过程的显微组织及动态再结晶行为 [J]. 中国有色金属学报 , 2014 , 24 （ 10 ）: 2474 ⁃ 2481 .

WANG Tianyi , DING Hanlin , LIU Yufeng , et al . Microstructure and dynamic recrystallization behavior of Mg‑1.0%Zn‑1.5%Ca alloy during hot compression [J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals , 2014 , 24 （ 10 ）: 2474 ⁃ 2481 . （in Chinese）

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